降鈣素預防激素性股骨頭壞死的實驗研究

甘霖 韓樹峰

股骨頭缺血壞死(osteonecrosis of the femoral head, ONFH) 是由各種病因引起股骨頭血液供應破壞而引起軟骨下骨變性、壞死，造成股骨頭塌陷，最終導致髖關節退行性破壞[1]。該病多發于青壯年，男性多于女性。我國確切的ONFH在500～750 萬，每年新發病例在7.5～15.0 萬。實際數字可能還要高一些，因為我國濫用皮質類固醇激素較普遍，酗酒也較嚴重，而這兩種原因正是非創傷性骨壞死的主要原因[2]。

自1957年被首次報告使用糖皮質激素導致股骨頭壞死的病例以來，激素性股骨頭壞死逐漸引起了醫學界的關注。為我國非創傷性ONFH的最常見原因，約占所有ONFH的10%～30%[3]。有外國學者[4]在治療患有SARS的254 例患者中，發現有12 例出現了股骨頭壞死，并證明積量使用激素是導致其壞死的主要原因。

1 資料與方法

1.1 設計 隨機對照動物實驗

1.1.1 時間及地點 2011年5-8月，在山西醫科大學生理實驗室、寄生蟲實驗室，臨汾市人民醫院病理科完成。

1.1.2 材料 動物：2～3月齡SD大鼠18 只，雌雄各半，體重（0.20±0.02）kg，由山西醫科大學動物實驗室提供。主要試劑：馬血清（北京元亨金馬生物科技有限公司），地塞米松（山西晉新雙鶴藥業有限公司），鮭魚降鈣素（Novartis Pharma Stein AG，Switzerland），樂力（武漢維奧制藥有限公司），青霉素G（華北制藥股份有限公司）。

1.2 實驗方法 將18 只SD大鼠隨機分成3 組，每組6 只。A組經大鼠尾靜脈注射馬血清20 mL/kg，間隔3 周，第二次注射馬血清20 mL/kg，其后兩周連續3 d腹腔注射地塞米松注射液20 mg/kg，B組除與A組相同部分外，另在注射馬血清第1 天開始隔日肌肉注射鮭魚降鈣素20 U/kg，并樂力灌胃250 mg/kg；空白對照組于相同時間相同部位注射和灌胃同等量生理鹽水。所有動物每周進行大腿外側肌注青霉素G注射10 萬U，預防感染。

1.3 觀測指標 一般動物觀察：包括體重，毛色，光澤度，精神狀態，飲食狀態等。

影像學觀察：各組于8 周后水合氯醛麻醉腹腔注射，進行髖關節X線觀察，并SCT斷面觀察。X光機使用上海醫療器械公司生產的XG 510 A型成像儀，100 mA，55 kV，掃描時間0.125 s。SCT使用德國西門子公司生產的balance螺旋CT，130 KV，90 mAs，窗寬1350，窗位450，視野50，進行掃描。

組織病理學觀察：第8 周后處死各組大鼠，取出股骨頭，剝離清理干凈周圍軟組織，10%中性福爾馬林緩沖液固定，EDTA與中性福爾馬林混合液螯合脫鈣，常規石蠟包埋，切片厚度4μm，HE染色，在使用olympus BX 41 顯微鏡下觀察股骨頭下區域內骨小梁情況，骨細胞，骨髓脂肪細胞變化，高倍鏡下任意10 個視野，計數骨細胞數量和空骨陷窩，并計算空骨陷窩率。

1.4 統計學方法 采用SPSS17.0 統計軟件分析數據，實驗數據使用均數±標準差表示，以P<0.01 為檢驗水準，進行單因素方差分析，組間采用SNK法進行多重比較。

2 結果

2.1 影像學觀察 X線觀察可見激素造模A組股骨頭出現片狀囊性密度減低影，關節間隙小，但未見塌陷。B組藥物干預后見股骨頭未見明顯密度減低區，近股骨頸出有硬化現象，關節間隙正常。C組骨密度、關節間隙均未見異常。

SCT所見激素造模A組股骨頭內片狀密度減低，骨皮質變薄，間隙較正常對照組小，未見斷裂塌陷等現象。B組股骨頭內密度輕度減低，骨皮質輕度變薄，近股骨頸結合處，硬化明顯，關節間隙正常，C組骨密度，關節間隙等未見明顯異常。

2.2 組織病理學觀察

2.2.1 動物大體觀察 A、B兩組于第二次注射馬血清后，部分大鼠出現運動不能，站立不穩，呼吸急促現象，但經一小時觀察后，均恢復正常，大鼠無死亡。實驗8 周后，A組大鼠食欲較B、C組明顯差，活動少，瘦弱，毛雜亂，并部分有脫毛現象，其糞便較小而硬，大體標本見股骨頭表面無差別，但A組較B、C組脆容易切割。切開后，A組骨髓較其余兩組呈偏黃色。

2.2.2 組織學觀察 A組造模組可見骨小梁變細，結構紊亂，間距增寬，并有崩解、斷裂。骨細胞凝固性壞死，細胞核偏向一側，空骨陷窩增多，成骨細胞減少，破骨細胞增加。骨髓腔內見脂肪細胞怎多，體積增大，骨髓造血細胞減少。

B組藥物干預組可見骨小梁增粗，近股骨頸處尤其明顯，均為新生骨小梁，并周圍多成骨細胞分布，空骨陷窩率少，髓腔內脂肪細胞數量及大小近于正常，造血細胞較多見。

C組對照組見骨小梁排列整齊，邊緣見成骨細胞，骨細胞分布正常，細胞核居中。髓腔內造血細胞增生較為活躍。

各組空骨陷窩率率情況觀察見表1。方差分析見表2。

表1 空骨陷窩率

表2 方差分析結果

經方差分析及SNK多重比較，三組間差異均具有統計學意義。

3 討論

眾所周知，激素是非創傷性股骨頭缺血性壞死中的一個獨立危險因素，其機制眾說紛紜，有微循環損傷理論，脂代謝紊亂理論，自由基損傷學說，骨內壓增高學說，骨質疏松理論等[5]，均在某一方面解釋了其形成機制，并一定程度上指導臨床。

骨質疏松對于老年人，以及絕經后婦女來說，隨著體內激素水平的變化，其發生率也在逐年的增長。而濫用藥物，各種內分泌疾病，營養缺乏等也增加了患者數量。當然，骨質疏松是全身性疾病。針對治療骨質疏松發展有骨生成促進劑，骨破壞抑制劑，還有促骨礦化劑。根據研究，目前臨床上已確定有治療效果的常用藥物是降鈣素，二磷酸鹽衍生物，各種鈣劑，VD等。鮭魚降鈣素作為一種從鮭魚體內提取出的有生物活性的物質，其作用是抑制破骨細胞的繁殖，防止骨的溶解，從而促進骨的形成。而VD與鈣劑則一般聯合應用促進新生骨細胞的礦化，達到對于骨質疏松的治療作用[6]。

本實驗即是根據激素性股骨頭壞死的骨質疏松理論，早期在激素馬血清造模[7]過程中加用促進骨細胞形成的鮭魚降鈣素，和促進新生骨細胞礦化的樂力（含多種鈣和VD），通過壞死的負效應與促進生成的正效應綜合，來觀察藥物的預防性作用。

結果表明，鮭魚降鈣素與鈣劑的使用有效的預防了股骨頭壞死的進展，并促進其轉歸。試驗中A組出現了股骨頭壞死早期的X線表現，CT顯示皮質變薄等。組織切片觀察骨小梁的變窄，斷裂，空骨陷窩的增多，骨細胞的壞死，以及骨髓腔中增多增大的脂肪細胞等，雖然并沒有出現明顯的股骨頭表面的塌陷，但可以證明激素在推進股骨頭壞死的進程。而B組在造模因素作用的基礎上加入促進其愈合因素，B組在X線片上沒有明顯的大空泡樣的密度減低區，而變的為不均勻，其股骨頸處還出現了明顯的硬化現象，組織切片可以觀察到骨皮質下、股骨頸處，骨小梁的增粗，其周圍大量分布的成骨細胞，以及分裂仍較旺盛的骨髓細胞，脂肪細胞較少。說明鮭魚降鈣素與鈣劑VD等很有效的減緩和修復了以上的損傷，并一定程度上促進其轉歸。

綜上所述，激素性股骨頭壞死是一個動態的演變過程，也是一個損傷壞死與生成修復的過程，當多種有利因素作用時，就會向愈合修復的方向轉歸。試驗中鮭魚降鈣素和樂力可有效預防激素性股骨頭壞死，但影響股骨頭壞死以及修復的因素是多種多樣的，降鈣素在臨床上應用于激素性股骨頭壞死仍需長期試驗觀察。

[1]趙海燕,夏亞一,康鵬德.股骨頭壞死病因與發病機制研究進展[J].中國矯形外科雜志,2009,17（8）:604-607.

[2]孫偉.股骨頭壞死的病因、病理和發病機制[J].中華全科醫師雜志,2006,5(2):75.

[3]屈輝.重視SARS病人激素治療后的骨壞死[J].中國全科醫學,2003,6（7）:567.

[4]Griffith JF, Antonio GE, Kumta SM, et al.Osteonecrosis of hip and knee in patients with severe acute respiratory syndrome treated with steroids[J].Radiology, 2005, 235:168-175.

[5]倪建平,施杞.非創傷性股骨頭缺血性壞死的病因研究進展[J].山東醫藥,2008,48(6):113-114.

[6]孟迅吾.骨質疏松藥物的臨床應用[J].中國臨床醫生,2006,34(7):13-15.

[7]李子榮,張念非,岳德波,等.激素性股骨頭壞死動物模型的誘導與觀察[J].中華外科雜志,1995,33(8):485-487.